中國汽車動力電池產業創新聯盟的數據顯示,2022年,我國動力電池累計裝車量達294.6GWh,同比增長90.7%。在裝車量高速增長的背景下,動力電池新技術也層出不窮,麒麟電池、龍鱗甲電池、SFC480超級快充電池等相繼出現。動力電池技術路線將怎樣發展?新技術將帶來哪些挑戰?
■■ 新技術層出不窮
2022年,寧德時代、蜂巢能源、欣旺達、瑞浦蘭鈞等主流電池企業均發布了創新技術,新技術各具特點,都使電池性能有了明顯提升。
2022年6月,寧德時代發布CTP 3.0麒麟電池。該電池材料體系兼容三元材料和LFP,體積利用率突破72%,系統能量密度分別達到250Wh/kg和160Wh/kg,兼具安全無熱擴散技術,支持5分鐘快速熱啟動及10分鐘10%-80%的快充,具備4C快充能力,支持整車續航超1000公里。8月,瑞浦蘭鈞發布“問頂”電池。該電池采用全新的動力電池設計結構、新型一體化焊接技術,使得電芯內部結構實現了一體化的連接,空間利用率有效提升超7%。通過該技術使LFP電芯體積能量密度達到450Wh/L,支持整車續航超700公里,讓新一代中鎳三元電池支持整車續航超1000公里。12月,蜂巢能源發布龍鱗甲電池。該電池采用“熱-電分離”設計和雙面冷卻設計,換熱能力較一般水平提升70%,極大提升了電池包安全性,采用LFP電芯的系統體積成組效率提升至76%,續航超過800公里,采用高錳鐵鎳電芯超過900公里,采用三元電芯則超過1000公里。
據了解,目前,動力電池技術創新主要集中在材料、結構、封裝形式上。根據此前中國科學院院士歐陽明高的預計,未來動力電池很有可能出現更多材料體系方面的創新。
■■ 多路線共同發展
在伊維經濟研究院研究部總經理、中國電池產業研究院院長吳輝看來,未來,動力電池的技術路線和形態將呈現百家爭鳴的態勢,并不會趨向于某一方向。
“目前,各種電池技術的名稱多種多樣,反映了動力電池技術的不穩定以及市場競爭十分激烈?!毙履茉磁c智能網聯汽車獨立研究者曹廣平表示,“電池技術路線是否能夠統一,關鍵還是要看電池正負極和電解質層的材料體系,是材料體系的特性決定了電池的生產工藝和應用特點,然后才決定了包裝形式、尺寸規格、系統構成以及裝車后的安裝集成等,包括后續的售后維護與回收利用。”
曹廣平認為,目前正極的鐵鋰、三元、高鎳、無鈷,負極的石墨、無定形碳、硅碳等,電解質的液態、半固態、全固態等這些材料體系的發展仍未完全穩定,繼而這些材料所決定的能量密度、功率密度、安全性、壽命、成本等多方面的特性也就難以統一,后續電池應用的各種形式要素也就更難統一。
海通國際的研報指出,隨著行業成熟度不斷提升,動力電池技術革新將成為驅動行業發展的核心因素,主要通過現有材料體系的迭代升級和結構創新推動能量密度提升,實現降本增效。中期,鐵鋰與三元仍然是材料體系的主流路線,并將在成分方面不斷優化改良;長期來看,“低成本+高能量密度”發展趨勢較為明確。
與此同時,在2022年碳酸鋰等動力電池原材料價格瘋漲的情況下,鈉離子電池、固態電池、錳基電池等還未實現大規模商業化的新型電池備受關注。不過,曹廣平指出:“如鈉離子電池,雖然資源相對豐富、理論上成本低、安全性好,但量產替代需要一個長期的過程。在鈉離子電池取得進步的過程中,鋰離子電池等新技術肯定也會發展,所以多條技術路線仍是競爭關系。”
■■ “車電”融合發展
動力電池是電動汽車最為核心的部件,目前,各類電池技術已能滿足主流車型對于續航里程等多方面的要求。那么,未來動力電池新技術和電動汽車二者將會如何相互影響?
在曹廣平看來,電池技術是車輛電動化發展的一大瓶頸?!斑@個瓶頸決定了整車是采用混動還是采用純電動路線,包括混動里的串混、插混、普混以及純電動里面的各級別、各續航里程車型的設計路線。反過來,整車的市場需求也決定了對電池能量密度、安全性、價格、壽命等的要求。在技術層面上,會要求目前整車面向電池這個短板進行設計。比如,降低風阻能耗、減重輕量化、電池管理智能化,都要圍繞電池設計和評估并做平衡。反過來,整車又為電池提出技術和設計要求?!?/p>
曹廣平同時表示,未來應該將動力電池研發放在首位,整車和充電設施圍繞電池也可以做更多創新。